本實(shí)用新型涉及一種管道及其組件，該管道用于輸水、油等流體。

背景技術(shù)：

管道的用途很廣泛，主要用在給水、排水、供熱、供煤氣、長距離輸送石油和天然氣、農(nóng)業(yè)灌溉、水力工程和各種工業(yè)裝置中。以輸水管道為例，輸水管道是從水庫、調(diào)壓室、前池向水輪機(jī)或由水泵向高處送水，以及埋設(shè)在土石壩壩體底部、地面下或露天設(shè)置的過水管道。可用于灌溉、水力發(fā)電、城鎮(zhèn)供水、排水、排放泥沙、放空水庫、施工導(dǎo)流配合溢洪道宣泄洪水等。

在長距離、大流量的引調(diào)水工程中，管材的選擇至關(guān)重要，它既是保證供水系統(tǒng)安全的關(guān)鍵，又是決定工程造價(jià)和運(yùn)行經(jīng)費(fèi)所在。目前國內(nèi)用于輸水的管道，主要有鋼管、球墨鑄鐵管、預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管和玻璃鋼管。但是，這些管材都各自存在缺陷，具體表現(xiàn)為：鋼管造價(jià)高，抗外壓能力較差，且施工工序復(fù)雜；球墨鑄鐵管單位長度造價(jià)比較高，連接方式比較復(fù)雜，且笨重，管徑偏小；玻璃鋼管剛度小，受力不均勻時(shí)易變形，密封性差；預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管在混凝土管芯外壁纏繞一層或多層預(yù)應(yīng)力鋼絲來承受較高的內(nèi)水壓力和外荷載，由于該管材質(zhì)量受預(yù)應(yīng)力鋼絲生產(chǎn)質(zhì)量影響極大，斷絲現(xiàn)象難以避免，耐腐蝕性相對(duì)較差，爆管失效情況不斷發(fā)生，管材耐久性差。

因此，急需研制一種能夠承受高內(nèi)壓和高外壓，耐久性好，造價(jià)較低的管道，以克服目前工程設(shè)計(jì)施工中管道選型困難的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述不足提供一種管道及其組件，該管道能夠承受高內(nèi)壓和高外壓，具有良好的抗?jié)B性和耐久性，且造價(jià)較低。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種管道，所述管道包括金屬筒和套裝在該金屬筒外部的混凝土筒，所述金屬筒包括套裝的第一金屬筒和第二金屬筒，所述第一金屬筒和所述第二金屬筒之間設(shè)置有空隙。

優(yōu)選地，所述空隙的徑向尺寸為1mm-20mm。

優(yōu)選地，所述第二金屬筒的筒壁的厚度為1mm-12mm。

優(yōu)選地，所述第一金屬筒的筒壁的厚度為：第一金屬筒內(nèi)徑/130mm-第一金屬筒內(nèi)徑/300mm。

優(yōu)選地，所述第二金屬筒的內(nèi)周面與所述第一金屬筒的外周面之間形成包括所述空隙3的封閉空腔，該封閉空腔內(nèi)填充有液體。

優(yōu)選地，所述第一金屬筒內(nèi)壁上設(shè)置有防腐層。

優(yōu)選地，所述防腐層由包括混凝土的防腐材料形成，所述防腐層內(nèi)設(shè)置有金屬網(wǎng)。

優(yōu)選地，所述混凝土筒內(nèi)置有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，所述加強(qiáng)結(jié)構(gòu)包括第一加強(qiáng)網(wǎng)和第二加強(qiáng)網(wǎng)，所述第一加強(qiáng)網(wǎng)和第二加強(qiáng)網(wǎng)為環(huán)形結(jié)構(gòu)，且第一加強(qiáng)網(wǎng)5和第二加強(qiáng)網(wǎng)徑向間隔設(shè)置。

優(yōu)選地，所述第一加強(qiáng)網(wǎng)包括第一環(huán)向加強(qiáng)件和沿周向布置在所述第一環(huán)向加強(qiáng)件內(nèi)側(cè)或外側(cè)且沿軸向延伸的多根第一軸向加強(qiáng)件；和/或

所述第二加強(qiáng)網(wǎng)包括第二環(huán)向加強(qiáng)件和沿周向布置在所述第二環(huán)向加強(qiáng)件內(nèi)側(cè)或外側(cè)且沿軸向延伸的多根第二軸向加強(qiáng)件。

優(yōu)選地，所述管道還設(shè)置有環(huán)形的加強(qiáng)肋，所述加強(qiáng)肋從所述第一金屬筒徑向向外延伸穿過所述第二金屬筒。

優(yōu)選地，所述金屬筒為鋼筒、鑄鐵筒、玻璃鋼筒。

本實(shí)用新型還提供一種管道組件，該管道組件包括多根以上所述的管道，每根管道還包括管道接頭、所述管道接頭包括：

插口環(huán)12，所述插口環(huán)12焊接于所述第一金屬筒2或所述第二金屬筒4的一端的端部并沿所述第一金屬筒2的軸向向外延伸；和

承口環(huán)11，所述承口環(huán)11焊接于所述第一金屬筒2或所述第二金屬筒4的另一端的端部，并與所述插口環(huán)12相適配；

其中，一根所述管道的承口環(huán)11與相鄰一根管道的插口環(huán)12相連接。

通過上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的管道在輸送水、油等流體時(shí)，能夠承受高內(nèi)壓和高外壓，具有良好的抗?jié)B性和耐久性，而且造價(jià)較低，解決了目前工程設(shè)計(jì)施工中管道選型困難的問題。

本實(shí)用新型的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。

附圖說明

附圖是用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本實(shí)用新型，但并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。在附圖中：

圖1是管道橫斷面示意圖

圖2是圖1中A處的放大圖

圖3是圖2中B處的放大圖

圖4是管道組件的縱剖面示意圖

圖5是圖4中C處的放大圖

圖6是承口環(huán)示意圖

圖7是插口環(huán)示意圖

附圖標(biāo)記說明

1 防腐層 2 第一金屬筒

3 空隙 4 第二金屬筒

5 第一加強(qiáng)網(wǎng) 51 第一環(huán)向加強(qiáng)件

52 第一軸向加強(qiáng)件 6 第二加強(qiáng)網(wǎng)

61 第二環(huán)向加強(qiáng)件 62 第二軸向加強(qiáng)件

7 混凝土筒 8 加強(qiáng)肋

9 橡膠圈 10 砂漿

11 承口環(huán) 12 插口環(huán)

121 凹槽

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限制本實(shí)用新型。

本實(shí)用新型提供一種管道，該管道包括金屬筒和套裝在該金屬筒外部的混凝土筒7，所述金屬筒包括套裝的第一金屬筒2和第二金屬筒4，所述第一金屬筒2和所述第二金屬筒4之間設(shè)置有空隙3。

對(duì)于可承受高內(nèi)壓、高外壓的管道，目前工程中常用的管型為鋼襯鋼筋混凝土管和預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管，但是鋼襯鋼筋混凝土管中絕大部分內(nèi)水壓力由外壁混凝土承擔(dān)，鋼筋應(yīng)力很低，在較高內(nèi)水壓力的作用下，勢(shì)必在鋼管周圍增加鋼筋的密度，既不經(jīng)濟(jì)也不便于施工。而預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管的預(yù)應(yīng)力鋼絲承受較高內(nèi)水的壓力和外荷載，由于預(yù)應(yīng)力鋼絲外保護(hù)不到位，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼絲易腐蝕且耐久性差、造成整個(gè)管道的腐蝕破壞，爆管失效的情況不斷發(fā)生。

本實(shí)用新型通過采用帶有空隙3的雙金屬筒的管道，能夠使管道承受高內(nèi)壓和高外壓。并且內(nèi)壓由第一金屬筒2承擔(dān)，外壓由混凝土筒7承擔(dān)，緩解了管道外壓失穩(wěn)的問題?？煽慷雀撸途眯院?，能夠?qū)崿F(xiàn)快速裝配，便于機(jī)械化作業(yè)，管道的口徑可大可小，適用范圍非常廣泛。

具體地，空隙3能夠?qū)⒌谝唤饘偻?和第二金屬筒4分離，實(shí)現(xiàn)第一金屬筒2與第二金屬筒4分離受力。內(nèi)壓由第一鋼筒2承擔(dān)，避免傳入第二金屬筒4以及混凝土筒7。在內(nèi)水壓力的作用下，第一金屬筒2的環(huán)向拉應(yīng)力不應(yīng)超過第一金屬筒2的金屬材料本身的允許拉應(yīng)力。相較于單獨(dú)設(shè)置金屬筒的管道來說本實(shí)用新型所提供的技術(shù)方案能夠使管道承擔(dān)更高的內(nèi)壓和外壓?？障?的徑向尺寸應(yīng)考慮管道內(nèi)壓引起的第一金屬筒2徑向變形和外荷載作用引起的混凝土筒7徑向變形兩部分，優(yōu)選地，所述空隙3的徑向尺寸為1mm-20mm。例如，在具體實(shí)施過程中，優(yōu)選地，將空隙3的徑向尺寸設(shè)置為2mm-10mm能夠很好起到上述作用?？梢岳斫獾氖牵摮叽绶秶軌虮ＷC管道承受高內(nèi)壓以及高外壓的作用下的正常使用。并且相對(duì)于以往常用的復(fù)合管道受力不明確，會(huì)造成材料的浪費(fèi)或受力不合理的問題。而本實(shí)用新型的管道結(jié)構(gòu)受力明確，技術(shù)經(jīng)濟(jì)上更加合理，具有較強(qiáng)的可實(shí)施性。

進(jìn)一步地，第二金屬筒4與第一金屬筒2配合構(gòu)成空隙3，使得內(nèi)壓和外壓分別由不同的結(jié)構(gòu)承擔(dān)，使得管道各個(gè)結(jié)構(gòu)的受力明確，大大增加了管道承受壓力的能力，優(yōu)選地，所述第二金屬筒4的筒壁厚度范圍為1mm-12mm。

進(jìn)一步地，第一金屬筒2主要承受內(nèi)壓，不承受外壓等荷載。因此，第一金屬筒2的厚度主要取決于所承擔(dān)的內(nèi)壓的大小。而各種金屬本身應(yīng)力均不得超過規(guī)定的允許應(yīng)力值，否則會(huì)失效。為了保證安全性，設(shè)置所述第一金屬筒2的筒壁厚度為第一金屬筒2內(nèi)徑/130mm-第一金屬筒2內(nèi)徑/300mm。

進(jìn)一步地，所述第二金屬筒4的內(nèi)周面與所述第一金屬筒2的外周面之間形成包括所述空隙3的封閉空腔，該封閉空腔內(nèi)填充有液體?？梢岳斫獾氖?，通過在第一金屬筒2和第二金屬筒4之間填充液體，能夠抵消澆筑混凝土對(duì)第二金屬筒4的壓力，防止第二金屬筒4變形。澆筑完畢后，放空空隙3內(nèi)的液體。優(yōu)選地，為了增強(qiáng)上述效果，還可以在空隙3內(nèi)適當(dāng)?shù)丶尤雺毫Α?/p>

進(jìn)一步地，由于管道用于輸送水、油等液體，為了防腐，需要將所述第一金屬筒2內(nèi)壁上設(shè)置有防腐層1。該防腐層1可以是砂漿、混凝土或防腐涂層中的一種或幾種的組合。優(yōu)選地，所述防腐層1由包括混凝土的防腐材料形成，所述防腐層1內(nèi)設(shè)置有金屬網(wǎng)。由于管道內(nèi)輸送液體，防腐層1需要浸泡在管道內(nèi)，且不易維修。金屬網(wǎng)能夠?qū)⒎栏瘜?牢固地固定在第一金屬筒2的內(nèi)壁上，延長了防腐層1的使用壽命，防止第一金屬筒2腐蝕。

進(jìn)一步地，由于管道埋在地下，管道的混凝土筒7承擔(dān)的外部水土壓很大。為了加強(qiáng)混凝土筒7承受外壓的能力，避免混凝土筒7斷裂失效，優(yōu)選地，所述混凝土筒7內(nèi)置有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，所述加強(qiáng)結(jié)構(gòu)包括第一加強(qiáng)網(wǎng)5和第二加強(qiáng)網(wǎng)6，所述第一加強(qiáng)網(wǎng)5和第二加強(qiáng)網(wǎng)6為環(huán)形結(jié)構(gòu)，且第一加強(qiáng)網(wǎng)5和第二加強(qiáng)網(wǎng)6徑向間隔設(shè)置。這里，可以理解的是，第一加強(qiáng)網(wǎng)5和第二加強(qiáng)網(wǎng)6僅為了將各個(gè)加強(qiáng)網(wǎng)進(jìn)行區(qū)分，不做順序要求。加強(qiáng)結(jié)構(gòu)可以設(shè)置單層、雙層或多層加強(qiáng)網(wǎng)，需要根據(jù)具體的情況進(jìn)行選擇。優(yōu)選地設(shè)置第一加強(qiáng)網(wǎng)5和第二加強(qiáng)網(wǎng)6且二者間隔設(shè)置，既能達(dá)到增強(qiáng)混凝土筒7承受外壓的效果也不會(huì)造成材料的浪費(fèi)。

進(jìn)一步地，第一加強(qiáng)網(wǎng)5和第二加強(qiáng)網(wǎng)6的結(jié)構(gòu)可以是雙方向延伸并且交錯(cuò)的網(wǎng)，牢固且可靠性好。所述第一加強(qiáng)網(wǎng)5包括第一環(huán)向加強(qiáng)件51和沿周向布置在所述第一環(huán)向加強(qiáng)件51內(nèi)側(cè)/外側(cè)且沿軸向延伸的多根第一軸向加強(qiáng)件52；和/或所述第二加強(qiáng)網(wǎng)6包括第二環(huán)向加強(qiáng)件61和沿周向布置在所述第二環(huán)向加強(qiáng)件61內(nèi)側(cè)/外側(cè)且沿軸向延伸的多根第二軸向加強(qiáng)件62。

進(jìn)一步地，所述加強(qiáng)結(jié)構(gòu)具體的材質(zhì)為鋼筋，還可以是比較粗的金屬絲、金屬框架等，鋼筋承載力強(qiáng)且較經(jīng)濟(jì)。

進(jìn)一步地，當(dāng)內(nèi)水壓力增大時(shí)，為了增加管道的安全性以及可靠性，緩解管道外壓失穩(wěn)的問題。所述管道還設(shè)置有環(huán)形的加強(qiáng)肋8，所述加強(qiáng)肋8從所述第一金屬筒2徑向向外延伸穿過所述第二金屬筒4。進(jìn)一步地，加強(qiáng)肋8還能夠起到防止第二金屬筒4與混凝土筒7之間竄水的作用。

優(yōu)選地，所述金屬筒為鋼筒、鑄鐵筒或玻璃鋼筒(還可以是工程塑料)。耐蝕性好，強(qiáng)度高，較經(jīng)濟(jì)。

為了使管道具有任意長度以適應(yīng)各種不同需求，本實(shí)用新型還提供一種管道組件，該管道組件包括多根以上所述的管道，每根管道還包括管道接頭，如圖6和圖7所示，所述管道組件包括多根所述管道，每根管道還包括管道接頭、所述管道接頭包括：插口環(huán)12和承口環(huán)11，如圖5所示，所述插口環(huán)12焊接于所述第一金屬筒2或所述第二金屬筒4的一端的端部并沿所述第一金屬筒2的軸向向外延伸；所述承口環(huán)11焊接于所述第一金屬筒2或所述第二金屬筒4的另一端的端部，并與所述插口環(huán)12相適配；其中，一根所述管道的承口環(huán)11與相鄰一根管道的插口環(huán)12相連接。這里，管道接頭采用承口、插口形式通過橡膠圈9密封連接。所述管道接頭還包括設(shè)置于凹槽121內(nèi)的橡膠圈9，通過插口環(huán)12將凹槽121設(shè)置為單凹槽或者雙凹槽，來確定橡膠圈9的數(shù)量。為了增強(qiáng)密封效果，防止液體從接縫處泄露，優(yōu)選地，設(shè)置凹槽121設(shè)置為雙凹槽，并相應(yīng)的設(shè)置兩個(gè)橡膠圈9。橡膠圈9的形狀根據(jù)與插口環(huán)12的凹槽形狀來確定。安裝橡膠圈9時(shí)，將橡膠圈9填充在凹槽121內(nèi)，橡膠圈9受雙向擠壓，密封性高。

承口環(huán)11和插口環(huán)12是管道連接、止水的重要部件，為了保證管道組裝后的密封性，具體地，承口環(huán)11和插口環(huán)12工作面直接配合間隙大于等于0.5mm，小于等于2mm，可以理解的是這個(gè)配合間隙能夠更好的保證管道連接時(shí)的密封性。承口環(huán)11可以是與插口環(huán)12配合的階梯型，但是優(yōu)選地，承口環(huán)11為鐘形，該形狀具有安裝自定位的作用。其中，承口環(huán)11和插口環(huán)12可采用鋼材料。承口環(huán)11和插口環(huán)12相互配合安裝后向管道與管道之間灌入砂漿10。

以下具體介紹本實(shí)用新型管道及其組件的制備方法：

a、承、插口環(huán)的制備

由承、插口鋼板型材經(jīng)剪切下料、卷圓焊接、軋邊成型、脹圓等工序制得。

b、第一金屬筒和第二金屬筒的制備

將a中加工好的承、插口環(huán)裝在螺旋制筒機(jī)上，按設(shè)計(jì)要求將卷板卷成鋼筒，邊卷邊焊，使承、插口環(huán)分別與第一金屬筒的兩端一次焊接成型，然后將和第二金屬筒裝在螺旋制筒機(jī)上卷制。將卷好的第一金屬筒吊入第二金屬筒內(nèi)，第一金屬筒與第二金屬筒兩端分別焊制，將然后通過打壓試驗(yàn)有無滲漏點(diǎn)。

c、空隙充水加壓，澆筑

將預(yù)制好的第一金屬筒、第二金屬筒、第一加強(qiáng)網(wǎng)和第二加強(qiáng)網(wǎng)由內(nèi)而外依次設(shè)置，各個(gè)結(jié)構(gòu)之間設(shè)置間隔。通過預(yù)設(shè)的孔在第一金屬筒和第二金屬筒之間充水并施加適當(dāng)壓力。然后向徑向間隔內(nèi)澆筑混凝土，并經(jīng)過高頻強(qiáng)力震動(dòng)，使混凝土密實(shí)成型，澆筑完成后通過孔卸掉第一金屬筒和第二金屬筒之間的水。

d、在第一金屬筒的內(nèi)周面設(shè)置金屬網(wǎng)并在金屬網(wǎng)上涂防腐層，即得到本實(shí)用新型所述的管道。

e、管道對(duì)接

將橡膠圈填充在凹槽內(nèi)，然后將一根管道的承口環(huán)與相鄰一根管道的插口環(huán)相連接。并在兩根管道的中間灌入砂漿，使兩根管道連接牢靠。

本實(shí)用新型通過將第一金屬筒、第二金屬筒套在一起，在第一金屬筒、第二金屬筒之間設(shè)置空隙，保證空隙是封閉的。在空隙內(nèi)充入液體(例如水、油等)，可以避免在澆筑混凝土?xí)r第一金屬筒、第二金屬筒變形，在管道組裝現(xiàn)場(chǎng)卸掉空隙中的液體。這種帶有空隙的第一金屬筒、第二金屬筒可以使內(nèi)壓由第一金屬筒承擔(dān)，外壓由第二金屬筒和混凝土筒承擔(dān)。其不僅發(fā)揮了金屬筒不透水可靠性的優(yōu)勢(shì)，也發(fā)揮了鋼筋混凝土抗外壓、壽命長的優(yōu)勢(shì)。本實(shí)用新型的管道各層受力明確，充分發(fā)揮了材料各自的優(yōu)勢(shì)。此種結(jié)構(gòu)形式可以充分發(fā)揮金屬筒的強(qiáng)度，使第一金屬筒承受較高內(nèi)壓，而外壓由混凝土筒承擔(dān)，解決了現(xiàn)有鋼管外壓失穩(wěn)的問題，其相對(duì)于單獨(dú)鋪設(shè)的鋼管可以有效減小鋼管壁厚，不僅壽命成倍增長，節(jié)約投資，而且適用范圍更加廣泛。

此外，本實(shí)用新型的管道還具有如下優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械化作業(yè)程度高，管道經(jīng)管廠預(yù)制后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)施工，實(shí)現(xiàn)快速組裝，符合節(jié)能環(huán)保的設(shè)計(jì)理念，能夠節(jié)省工期，提高效率；可適用于大口徑、高內(nèi)壓、高覆土的輸水工程；管道外包普通鋼筋混凝土后，耐久性好，鋼筋不易銹蝕，可靠度高，使用壽命長；抗?jié)B性能好，由于本實(shí)用新型采用帶有空隙的雙金屬筒混凝土管道，充分利用了金屬筒抗?jié)B性能好的特點(diǎn)，因此本管道結(jié)構(gòu)具有較好的抗?jié)B性能；這種復(fù)合式的管道可批量生產(chǎn)，施工工藝采用流水作業(yè)。

另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合為了避免不必要的重復(fù)，本實(shí)用新型對(duì)各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本實(shí)用新型的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本實(shí)用新型的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本實(shí)用新型所公開的內(nèi)容。